KR20080006877A - Method for manufacturing high strength and high ductility magnesium sheets using differential speed rolling at low temperatures - Google Patents

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KR20080006877A
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Abstract

A method for manufacturing high strength and ductility magnesium sheets using differential speed rolling at low temperatures is provided to improve efficiency of rolling by precluding damage of the magnesium sheets at ambient temperature. A method for manufacturing high strength and ductility magnesium sheets using differential speed rolling at low temperatures comprises the steps of: preparing pre-heated magnesium sheets at room temperature or below temperature of 100°C; executing differential speed rolling for the magnesium sheets; annealing the rolled magnesium sheets. The ratio of rotation speed of two rolled rolls opposed in differential speed rolling is 1.1 : 1 to 10 : 1.

Description

저온 이속압연을 통한 고강도·고연성 마그네슘 판재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH STRENGTH AND HIGH DUCTILITY MAGNESIUM SHEETS USING DIFFERENTIAL SPEED ROLLING AT LOW TEMPERATURES}Manufacturing method of high strength and high ductility magnesium plate by low temperature double speed rolling {METHOD FOR MANUFACTURING HIGH STRENGTH AND HIGH DUCTILITY MAGNESIUM SHEETS USING DIFFERENTIAL SPEED ROLLING AT LOW TEMPERATURES}

도 1은 이속압연의 개념을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the concept of double-speed rolling.

본 발명은, 마그네슘 합금의 강도와 연성을 대폭 증가시키기 위한 저온 이속압연 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브리틀한 성질로 말미암아 저온에서의 가공이 불가하다고 알려진 마그네슘 합금의 판재를 100℃ 이하의 낮은 온도에서 이속압연함으로써 인장강도가 300MPa 이상에 이르고 상온 최대 연신율은 40%에 달하는 고강도 고연성을 마그네슘 판재를 얻는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a low temperature double-speed rolling method for significantly increasing the strength and ductility of a magnesium alloy, and more particularly to a plate of a magnesium alloy, which is known to be impossible to process at low temperatures due to the brittle nature, of 100 ° C. or less. By rolling at low temperature, the present invention relates to a method of obtaining a magnesium sheet having high strength and high ductility of up to 300 MPa in tensile strength and a maximum elongation at room temperature of 40%.

마그네슘은 플라스틱 수준의 경량소재로서 전자파 차단효과가 있으며 기존의 플라스틱 재료에 비해 재활용이 용이하므로써 환경친화적인 소재로 활용될 가치가 높다.Magnesium is a plastic-level lightweight material that has electromagnetic wave shielding effects and is easily recycled compared to conventional plastic materials, and is therefore highly valuable as an environmentally friendly material.

그러나, 순수한 마그네슘 또는 소량의 용질원소가 첨가된 마그네슘은 그 결정구조가 육방최밀격자(HCP)로서 상온에서는 제한된 연성을 갖는다. 그러므로 마그네슘 재료의 상온 가공에는 마그네슘의 결정구조적인 원인에 기인한 낮은 연성으로 인하여 곤란한 점이 많다. However, pure magnesium or magnesium to which a small amount of solute element is added has a ductile structure of limited hexagonal lattice (HCP) at room temperature. Therefore, the room temperature processing of magnesium material is difficult due to the low ductility due to the crystal structure of magnesium.

그러므로 마그네슘 재료를 원하는 형상으로 제조하기 위해서는 주조법 중 하나인 다이캐스팅법이 종래에 사용되었다. 다이캐스팅법은 다이 주조라고도 하는 방법인데, 필요한 주조형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계가공된 강제(鋼製)의 금형에 용융금속을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀주조법을 말하며 그 제품을 다이캐스트 주물이라고 한다. Therefore, the die casting method, which is one of the casting methods, has been conventionally used to produce magnesium material in a desired shape. Die casting is also called die casting. It is a precision casting method in which molten metal is injected into a steel mold precisely machined to perfectly match the required casting shape to obtain the same casting as the die. It is called.

그런데 다이 캐스팅법으로 마그네슘을 제조할 경우에는 두께가 0.6mm 이하인 소재는 제조되기 곤란하고, 표면이 미려하지 않으며 또한 강도 및 연성이 낮아 충격흡수능이 낮다는 문제를 갖는다. 따라서 마그네슘판재를 소성 성형을 통해 제품을 성형하는 하는 방법이 필요하게 되었다.However, when magnesium is manufactured by the die casting method, a material having a thickness of 0.6 mm or less is difficult to produce, and the surface is not beautiful, and the strength and ductility are low, so that the shock absorbing ability is low. Therefore, there is a need for a method of molding a product through plastic molding of magnesium plate material.

종래, 마그네슘의 연성을 증가시키기 위해서는 마그네슘을 고온에서 압출이나 압연열처리가공법 등을 이용하여 가공하여 마그네슘의 결정립 크기를 미세하게 하면, 강도와 연성이 증가되었다. Conventionally, in order to increase the ductility of magnesium, when the magnesium is processed at high temperature by using extrusion or rolling heat treatment, etc., the grain size of magnesium is fine, the strength and ductility are increased.

그러나, 결정립 미세화의 효과만으로는 변형도가 높은 가공을 실시할 경우에 마그네슘재료의 연성이 충분하지 않으며, 또한 압연과 압출을 통해 얻은 판재는 재질 이방성이 커서 방향별로 강도와 연신율 차이가 커서, 현재 상온에서 성형되고 있는 수준의 알루미늄 부품을 대체하기 곤란한 점이 있었다. However, the effect of grain refining alone is not sufficient for the ductility of magnesium material when processing with high degree of deformation, and the plate material obtained through rolling and extrusion has a large material anisotropy, so that the difference in strength and elongation in each direction is large. It was difficult to replace the aluminum parts that are being molded at the level.

본 발명의 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위하여 기출원된 대한민국특허출원 제10-2006-0011315호에서 재질 이방성이 적고 연성이 우수한 마그네슘 판재의 제조 방법을 제안한 바 있다. 상기 마그네슘 판재의 제조방법은 마그네슘 재료를 압연하여 마그네슘 재료의 연성과 등방성을 증가시키는 방법으로서, 마그네슘 재료에 대하여 이속압연을 실시하는 마그네슘 판재의 제조 방법으로서, 이속압연시 판재의 온도를 100~450℃ 범위로 유지하는 것을 특징으로 한다. 이때, 이속압연이라 함은 도 1에 도시한 바와 같이 동일한 크기의 상하롤이 동일한 속도롤 회전하는 종래의 압연법과 달리 상하의 압연롤 직경을 다르게 하거나, 동일한 직경의 상하롤을 적용하는 경우 상하롤의 속도를 달리하여 압연되는 재료에 극심한 전단응력을 부여함으로써, 기존의 압연법에서는 얻을 수 없는 새로운 집합조직과 극미세결정립을 얻는 방법을 말한다. In order to solve this problem, the inventors of the present invention have proposed a method of manufacturing a magnesium plate material having low material anisotropy and excellent ductility in Korean Patent Application No. 10-2006-0011315. The manufacturing method of the magnesium plate is a method of increasing the ductility and isotropy of the magnesium material by rolling the magnesium material, the manufacturing method of the magnesium plate to perform a double-rolling on the magnesium material, the temperature of the plate during the double-speed rolling It is characterized by maintaining in the range. In this case, the continuous rolling is different from the upper and lower rolling roll diameter, or when the upper and lower rolls of the same diameter is applied to the upper and lower rolls, as shown in FIG. By imparting extreme shear stress to materials to be rolled at different speeds, it refers to a method of obtaining new textures and ultrafine grains that cannot be obtained by the conventional rolling method.

이러한 경우, 마그네슘 내부에 특별한 집합조직과 미세결정립 구조가 발달됨에 따라 상온 및 고온 가공성이 향상됨으로써 통상의 용도인 구조재나 외장재 등의 분야에 활용가능한 것은 물론이고, 형상이 복잡하여 가공이 어려운 전자전기 부품 을 상온 혹은 기존의 성형온도보다 낮은 온도에서 효과적으로 성형가공 할 수 있다는 장점이 있다.In this case, as the special aggregate structure and microcrystalline structure are developed inside magnesium, the processability at room temperature and high temperature is improved, so that it is not only applicable to fields such as structural materials or exterior materials, which are common uses, but also difficult to process due to its complicated shape. It has the advantage that the part can be effectively molded at room temperature or lower than the existing molding temperature.

그러나, 이속압연을 하는 경우에도 압연시 브리틀한 마그네슘 재료의 연성을 높이기 위해서 100℃ 이상의 온도로 재료를 유지할 필요가 있으므로, 재료의 가열과정이 필요하다는 문제는 해결되지 못한 실정이다. 재료의 가열이나 롤의 가열은 롤의 수명을 단축시킬 수 있고, 생산 코스트가 높아질 수 있다는 단점이 있다.However, even in the case of continuous rolling, it is necessary to maintain the material at a temperature of 100 ° C. or higher in order to increase the ductility of the brittle magnesium material at the time of rolling. Heating of the material or heating of the roll may shorten the life of the roll and may increase the production cost.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상온에서 마그네슘 재료를 압연할 경우에도 마그네슘 재료에 파단이 일어나지 않으면서 원활하게 압연할 수 있으며, 그 결과 제조된 마그네슘 재료도 높은 연성과 강도를 가지도록 할 수 있는 새로운 이속압연 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, even when rolling the magnesium material at room temperature can be smoothly rolled without breaking the magnesium material, the resulting magnesium material to have a high ductility and strength Its purpose is to provide a new method of double speed rolling.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 상온 또는 100℃ 이하의 온도로 예열된 마그네슘 판재를 준비하는 단계; 상기 마그네슘 판재에 대하여 이속압연을 실시하는 단계; 및 상기 이속압연된 마그네슘 판재를 어닐링 처리하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.Method of the present invention for achieving the above object, the step of preparing a magnesium plate preheated to room temperature or less than 100 ℃; Performing a continuous rolling on the magnesium sheet; And annealing the accelerated rolled magnesium sheet.

이때, 상기 이속압연시 마주하는 두 압연롤의 회전속도 비율은 1.1 : 1 내지 10 : 1 사이인 것이 바람직하다.At this time, the rotational speed ratio of the two rolling rolls facing at the time of the continuous rolling is preferably between 1.1: 1 to 10: 1.

그리고, 상기 이속압연시 패스당 압하율은 5 ~ 30% 인 것이 좋다.In addition, the rolling reduction rate per pass during the rolling speed is preferably 5 to 30%.

또한, 상기 마그네슘 판재의 예열온도가 60~100℃일 경우 이속압연시 패스당 압하율은 50%이하인 것이 바람직하다.In addition, when the preheating temperature of the magnesium plate is 60 ~ 100 ℃ it is preferable that the reduction rate per pass during the continuous rolling is 50% or less.

또한, 상기 어닐링 처리하는 단계의 온도는 100~450℃인 것이 보다 바람직하다.In addition, the temperature of the annealing treatment step is more preferably 100 ~ 450 ℃.

그리고, 상기 어닐링 처리하는 단계의 처리시간은 2분 ~ 4시간인 것이 효과적이다.In addition, the treatment time of the annealing treatment is effective for 2 minutes to 4 hours.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 대상으로 하는 마그네슘 재료라 함은 마그네슘의 함량이 70wt% 이상인 마그네슘 합금 또는 순수마그네슘을 의미한다. 마그네슘 재료가 마그네슘 합금일 경우 나머지 첨가원소에 대한 특별한 제한은 없으며, 예를 든다면 마그네슘 외의 나머지 재료로는 용도에 따라 아연, 알루미늄, 망간 또는 희토류 원소 등이 포함될 수 있다. 그리고, 순수마그네슘 또는 마그네슘 합금에는 경우에 불가피한 불순물이 일부 포함될 수 있다. 상기 마그네슘 합금의 예로는 AZ91, AZ31, ZK60, Mg-RE(rare earth) 등을 들 수 있다.The magnesium material targeted in the present invention is 70wt% of magnesium It means magnesium alloy or pure magnesium which is above. If the magnesium material is a magnesium alloy, there is no particular limitation on the remaining additive elements. For example, the remaining materials other than magnesium may include zinc, aluminum, manganese, or rare earth elements depending on the purpose. In addition, pure magnesium or magnesium alloy may contain some inevitable impurities. Examples of the magnesium alloy include AZ91, AZ31, ZK60, Mg-RE (rare earth), and the like.

본 발명의 발명자들은 가급적이면 별도의 가열설비나 가열과정 없이 간단한 방법으로 연성을 높이는 방법에 대하여 깊이 연구한 결과 상온에서도 제한적 범위에서 압하량을 줄 경우에는 100℃ 이하의 온도의 가열 또는 가열 없이도 최대 30%의 패스당 압하율까지 압연할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.The inventors of the present invention have studied the method of increasing the ductility by a simple method without additional heating equipment or heating process, as much as possible, and in the case of giving a rolling reduction in a limited range even at room temperature, the maximum temperature without heating or heating up to 100 ° C. It was confirmed that it could be rolled up to a reduction ratio per pass of 30%.

즉, 패스당 5~30%의 압하량을 주면서 마그네슘 판재를 이속압연할 경우 전혀 판재에 대하여 가열을 하지 않아도 압연이 가능하며 강도가 대폭 향상된 압연품을 얻을 수 있는 것이다.In other words, when the magnesium sheet is continuously rolled while giving a reduction amount of 5 to 30% per pass, rolling can be performed without heating the plate at all, and a rolled product having greatly improved strength can be obtained.

그 이유는 다음과 같다. 즉, 마그네슘 판재를 등속압연 또는 일반압출한 경우에는 기저면(basal plane)이 판재면과 평행한 ND(normal direction)//(0002) 섬유집합조직이 매우 강하게 발달하는데, 이 강한 집합조직이 상온의 성형성을 저하시킨다. 이속압연을 적용하는 경우 등속압연에 비하여 이러한 집합조직의 발달이 억제되는 반면 기저면이 수직방향으로부터 압연방향으로 5~15° 정도 회전하는 집합조직이 발달된다. 이는 이속압연에 의한 전단변형의 특징에 기인한 것으로, 이러할 경우 원래 등속압연시 형성되는 섬유집합조직의 강도가 낮아지고, 압연방향으 로부터 기저면이 회전된 집합조직이 형성되어, 압연 중 쌍정(twinning)이나 슬립이 일어나기 쉬운 상황으로 바뀌게 되며, 이와 동시에 전단변형에 의한 효과적인 결정립 미세화효과를 얻을 수 있어 재료의 저온 압연성이 크게 향상되는 것이다. 또한 이속압연시 작용하는 높은 전단가공량에 의한 소성일에 의해 재료자체에서 발생되는 열에 의해서도 재료의 저온 압연성이 향상된다. The reason for this is as follows. That is, in the case of constant-rolling or general extrusion of magnesium plate, the normal direction (ND) // (0002) fiber assembly structure in which the basal plane is parallel to the plate surface is developed very strongly. The moldability is lowered. In the case of the application of double-speed rolling, the development of such aggregates is suppressed compared to the constant-speed rolling, while the aggregates are developed in which the base surface rotates about 5 to 15 ° from the vertical direction to the rolling direction. This is due to the characteristics of shear deformation due to double-speed rolling. In this case, the strength of the fiber assembly structure originally formed during constant velocity rolling is lowered, and an aggregate structure is formed in which the base surface is rotated from the rolling direction, thereby twinning during rolling. ) And the slip is likely to occur, and at the same time, an effective grain refining effect due to shear deformation can be obtained, thereby greatly improving the low temperature rolling property of the material. In addition, the low temperature rolling property of the material is improved by the heat generated in the material itself due to the firing work due to the high shear processing amount acting at the time of the continuous rolling.

또한, 상기 제한된 압하율 범위내에서 이속압연할 경우 비록 고온에서의 이속압연에 비해서는 패스당 압하율 및 누적 압하율이 낮지만 강도 상승량이나 이후 추가적인 열처리에 의해 연성이 향상되는 정도는 상기 고온 이속압연에 못지않게 우수하게 된다. In addition, in the case of the continuous rolling within the limited rolling reduction range, although the rolling reduction and the cumulative rolling reduction per pass are lower than the continuous rolling at high temperature, the degree of ductility improvement due to the strength increase or further heat treatment is higher than the high rolling speed. It is as good as rolling.

즉, 저온 이속압연시의 특성으로 인하여 내부의 집합조직 발달 효과와 압연 중 회복현상의 억제에 따른 전위밀도 상승에 의해 재결정 후 형성되는 결정립 미세화효과가 높기 때문이다. In other words, due to the characteristics of the low-temperature biaxial rolling, the grain refinement effect after recrystallization is high due to the internal texture development effect and the increase of dislocation density due to the suppression of recovery during rolling.

따라서, 상기 저온 이속압연은 가공량이 제한되는 판재의 강도와 연성향상 및 결정립 미세화에 유리한 방법인 것이다. 즉, 고온 이속압연에서는 압하량을 크게 하여야 원하는 효과가 나타날 수 있는데 반하여, 저온 이속압연에서는 압하량이 크지 않은 경우, 다시 말하면 초기 처리될 재료의 두께가 얇거나, 반대로 최종 제품의 두께가 두꺼워서 가공량이 크지 않은 경우에도 충분한 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.Therefore, the low temperature double-speed rolling is an advantageous method for improving the strength, ductility, and grain refinement of a plate whose processing amount is limited. In other words, in high speed double rolling, the desired rolling effect may be increased, whereas in the low speed double rolling, when the rolling reduction is not large, that is, the thickness of the material to be processed initially is thin, or, conversely, the final product is thick. Even if it is not large, there is an advantage that a sufficient effect can be obtained.

또한, 이러한 마그네슘 판재에 대한 저온 이속압연의 효과는 저온 등속압연에 비하여 현저한데, 이는 마그네슘 이속압연의 경우 압연 중 발달하는 기저면 집합조직 강도가 등속압연의 경우보다 낮고, 그에 따라 쌍정 발달이 촉진되어 압연에 필요한 최소한의 연성을 확보하는 것이 유리하게 되기 때문이다.In addition, the effect of low temperature continuous rolling on such magnesium plate is more pronounced than that of low temperature constant velocity rolling, which means that the strength of the base surface texture developed during rolling is lower than that of constant velocity rolling, thereby promoting twin development. This is because it is advantageous to secure the minimum ductility required for rolling.

또한, 상기의 이유로 등속압연에 비하여 상대적인 가공량을 증가시킬 수 있는데, 이때 발생되는 소성일도 등속압연에 비하여 크게 되므로 소성일에 의한 열공급효과도 등속압연보다 양호하게 되는 것이다. 따라서, 이속압연을 실시할 경우에는 등속압연보다 약 2~10배이상의 패스당 압하량까지 가할 수 있어, 가공에 유리한 방향의 집합조직 발달효과와 결정립미세화 효과가 커지는 것이다.In addition, it is possible to increase the relative amount of processing compared to the constant velocity rolling for the above reason, since the resulting work also becomes larger than the constant velocity rolling, so that the heat supply effect by the firing date is also better than the constant velocity rolling. Therefore, in the case of performing the continuous rolling, it is possible to add up to about 2 to 10 times the rolling reduction per pass than the constant velocity rolling, so that the effect of developing the texture and grain refinement in a direction favorable for processing increases.

그리고, 상기 연성 증가효과에 덧붙여 이속압연시 압연 속도 비율을 일정범위내로 조절할 경우 상술한 바와 같이 판재의 이방성이 현저히 감소하게 되며, 따라서 판재면에서의 방향에 상관없이 동일한 강도와 연성을 얻을 수 있다. 이는 일반적인 hcp 구조의 마그네슘 합금에 대해 상하 두 롤의 압연속도가 동일한 등속압연시에는 기대하기 어려운 결과로서 적절한 속도범위의 이속압연에서만 나타나는 특이한 현상이다.And, in addition to the ductility increase effect, if the rolling speed ratio during two-speed rolling within a certain range as described above, the anisotropy of the plate material is significantly reduced, and thus the same strength and ductility can be obtained regardless of the direction in the plate surface . This is a peculiar phenomenon only in two-speed rolling in the proper speed range, which is difficult to expect when the rolling speeds of the upper and lower rolls are the same for the magnesium alloy of the general hcp structure.

이러한 유리한 효과를 얻기 위해서는 마그네슘 판재에 압연력을 가하는 상하 두 압연롤의 압연속도 비율을 1.1 : 1 내지 10 : 1 사이로 유지할 필요가 있다. 만일, 상기 비율보다 압연속도 비율이 낮을 경우에는 본 발명에서 얻고자 하는 집합조직이 충분하게 형성되지 않고 결정립 미세화효과가 작아, 연성증가 및 재질 등방성 개선효과가 미흡할 뿐만 아니라 충분한 소성일 발생량이 확보되지 않아 저온 이속압연 실시시 재료의 파단이 일어날 우려가 있다. 또한, 상기 10 : 1 보다 압연속도 비율이 높을 경우에는 연성의 증가는 어느 정도 기대할 수 있으나, 이방성 감소효과를 더 이상 기대하기는 어려우며, 판재의 상하 가공량 차이가 극심하여 가공되는 판재가 파손될 우려가 있으며 판재의 휘어짐이 매우 심해지는 경향이 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 이속압연시에는 상기 상하롤의 압연속도 비율을 1.1 : 1 내지 10 : 1 사이로 유지하는 것이 바람직하다.In order to obtain such an advantageous effect, it is necessary to maintain the rolling rate ratio between the upper and lower rolling rolls applying the rolling force to the magnesium sheet between 1.1: 1 and 10: 1. If the ratio of the rolling speed is lower than the ratio, the aggregate structure to be obtained in the present invention is not sufficiently formed and the grain refining effect is small, so that the ductility increase and the material isotropic improvement effect are insufficient, and sufficient firing work amount is not secured. Therefore, there is a risk of breaking the material during low temperature continuous rolling. In addition, when the rolling speed ratio is higher than 10: 1, the increase in ductility can be expected to some extent, but it is difficult to expect the effect of reducing the anisotropy anymore, and the difference in the amount of upper and lower processing of the plate is severe and the processed sheet may be damaged. And it is not preferable because the bending of the plate tends to be very severe. Therefore, it is preferable to maintain the rolling rate ratio of the upper and lower rolls at 1.1: 1 to 10: 1 at the time of continuous rolling.

그리고, 본 발명에 따른 저온 이속압연시의 패스당 압하율은 5 ~ 30% 사이로 유지할 필요가 있다. 압하율이 5% 미만이면 결정립 미세화 효과와 본 발명에서 의도하는 형태의 집합조직 발달과 전위밀도 축적이 충분하지 않고, 두께 방향으로 전단변형이 균일하게 분포하지 않아 판재의 기계적 성질이 균일하지 않는 문제가 발생하며, 30%를 초과할 경우 판재가 파손되는 문제가 발생할 수 있다. In addition, it is necessary to maintain the rolling reduction rate per pass during the low temperature continuous rolling in accordance with the present invention between 5 and 30%. If the reduction ratio is less than 5%, the problem of grain refinement, the development of aggregate structure and dislocation density of the shape intended in the present invention is not sufficient, and the shear deformation is not uniformly distributed in the thickness direction, so that the mechanical properties of the sheet are not uniform. May occur, and the plate may be damaged if it exceeds 30%.

상술하였듯이, 본 발명의 마그네슘 판재의 제조방법에 따르면 재료를 예열할 필요가 없다. 다만, 아주 제한된 경우에서는 100℃ 이하의 온도에서 재료를 예열 한 후 이속압연을 실시할 수 있다. 이 경우에도 상기 예열온도는 100℃ 이하이면 되므로 통상의 고온 이속압연과는 다른 것이다. 여기서 말하는 제한된 경우라 함은 패스당 압하량을 보다 증가시키기 위한 경우로서 예를 들면 60~100℃으로 판재에 대해서만 예열할 경우에는 최대 압하율을 50%까지 증가시킬 수 있다. 재료를 예열할 경우에는 예열시간은 특별히 제한되지 않으며 다만 재료의 온도가 충분히 균일화될 수 있을 정도만 유지하면 된다. As mentioned above, according to the manufacturing method of the magnesium plate material of this invention, it is not necessary to preheat a material. In very limited cases, however, double-rolling may be carried out after preheating of the material at temperatures below 100 ° C. Also in this case, since the said preheating temperature should just be 100 degrees C or less, it differs from normal high temperature continuous rolling. The limited case referred to here is for increasing the reduction amount per pass, for example, when preheating only the sheet at 60 to 100 ° C., the maximum reduction ratio may be increased to 50%. When preheating the material, the preheating time is not particularly limited, but it is only necessary to keep the temperature of the material sufficiently uniform.

상기 이속압연 처리를 통하여 마그네슘 판재의 항복강도는 260~280MPa, 인장강도는 약 280~330MPa까지 높아질 수 있다. 그러나, 판재를 바로 프레싱 등의 가공을 통하여 원하는 형태로 제조하기에는 판재의 연성이 아직 미흡하기 때문에 추가적인 열처리가 필요한데, 상기 추가적인 열처리로는 어닐링이 바람직하다. 즉, 이속압연된 마그네슘 판재를 일정온도에서 일정시간동안 유지할 경우 어닐링 및 재결정 효과를 얻을 수 있는데, 상기 어닐링 및 재결정에 의해 재료의 가공경화능을 향상시키며, 강소성 가공 중 내부의 축적된 응력상태가 완화되고, 압연전 마그네슘 재료 내부에 형성되어 있던 최초의 섬유집합조직을 추가적으로 해체할 수 있어, 결국 마그네슘의 연성이 더욱 증가되는 것이다.The yield strength of the magnesium sheet through the bi-speed rolling process can be increased to 260 ~ 280MPa, tensile strength up to about 280 ~ 330MPa. However, in order to manufacture a plate in a desired form through a process such as pressing directly, an additional heat treatment is necessary because the ductility of the plate is still insufficient, and the additional heat treatment is preferably annealing. In other words, annealing and recrystallization effect may be obtained when the fast-rolled magnesium sheet is maintained at a constant temperature for a predetermined time. The annealing and recrystallization improves the work hardening ability of the material, and the accumulated stress state inside the rigid plastic The first fiber assembly that had been relaxed and formed inside the magnesium material before rolling could be further dismantled, resulting in further increased ductility of magnesium.

상기와 같은 효과를 얻기 위한 어닐링 단계의 온도는 100~450℃인 것이 바람직하다. 상기 온도가 100℃ 미만일 경우에는, 전위밀도감소 및 응력상태완화 효과를 얻기 힘들며, 450℃을 초과할 경우에는 이속압연에 의해 형성된 집합조직 및 재 결정화에 따른 연성증가효과가 소실되기 때문이다. 어닐링시간은 2분 이상에서 4시간 이하를 상하한으로 설정하는데, 어닐링시간을 2분 이하로 설정할 경우에는 상기에 명시된 어닐링효과를 얻기에 시간이 너무 부족하며, 4시간 이상으로 적용할 경우는 더 이상 연성 증가효과가 없고 오히려 에너지 손실이 발생하기 때문이다.The temperature of the annealing step to obtain the above effects is preferably 100 ~ 450 ℃. If the temperature is less than 100 ℃, it is difficult to obtain the effect of dislocation density reduction and stress relaxation, when the temperature exceeds 450 ℃ is due to the loss of ductility increase effect due to the texture and recrystallization formed by the rapid rolling. The annealing time is set to the upper and lower limits of 2 minutes or more and 4 hours or less. When the annealing time is set to 2 minutes or less, the annealing time is too short to obtain the annealing effect described above. This is because there is no ductility increase effect, but energy loss occurs.

(실시예)(Example)

저온 등속압연과 저온 이속압연의 차이를 확인하기 위하여 두께 0.8mm인 AZ31 마그네슘 합금 판재(Al : 3wt%, Zn : 1wt%, Mg : 96wt%)를 등속압연 및 이속압연 실시하였다. 이속압연시의 상부롤과 하부롤의 속도비율은 3:1로 정하였다. 압연시 재료에 대하여 예열이나 가열은 행하지 않았다. 상기 등속압연시 롤 하중을 높이면서 파단이 발생하지 않는 패스당 압하율을 관찰한 결과 등속압연의 경우에는 패스 당 5% 이상의 압하율에서는 판재에 파단이 발생하였으나, 이속압연의 경우에는 22%의 압하율에서도 파단이 발생하지 않았다. 따라서, 이속압연에 의할 경우 비교적 큰 압하율까지 압연할 수 있음을 확인할 수 있었다.In order to confirm the difference between low temperature constant speed rolling and low temperature double speed rolling, AZ31 magnesium alloy plate (Al: 3wt%, Zn: 1wt%, Mg: 96wt%) having a thickness of 0.8mm was subjected to constant speed rolling and double speed rolling. The speed ratio of the upper roll and the lower roll during double speed rolling was set to 3: 1. During the rolling, the material was not preheated or heated. As a result of observing the reduction rate per pass without breaking when increasing the roll load during the constant velocity rolling, the fracture occurred in the plate at the reduction rate of 5% or more per pass in constant velocity rolling, but 22% in the case of continuous rolling. No breakage occurred even in the reduction ratio. Therefore, it could be confirmed that rolling by a relatively large reduction ratio can be achieved by the speed rolling.

상기 22%의 압하율로 압연한 마그네슘 판재에 대하여 200℃에서 각각 0분, 2분 및 30분 어닐링 처리한 후 인장실험을 행하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.Tensile experiments were performed after annealing treatment at 200 ° C. for 0 minutes, 2 minutes, and 30 minutes, respectively, on the magnesium plate rolled at the reduction ratio of 22%, and the results are shown in Table 1 below.

어니링 시간Annealing time 항복강도(MPa)Yield strength (MPa) 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 최대연신율(%)Elongation at break (%) 0분0 min 280~310280-310 330~340330-340 1010 2분2 minutes 260~280260-280 280-310280-310 2020 30분30 minutes 200~220200-220 280-300280-300 4040

상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 200℃에서 2분 처리한 판재의 경우에는 항복강도 : 200~280MPa, 인장강도 280~310MPa의 높은 강도를 나타내었으며, 최대 연신율이 20% 달하고 있다. 상기 최대연신율은 특별한 가공을 하지 않은 마그네슘 재료의 강도가 이보다 낮으면서도 통상적인 연신율이 10%내외 정도라는 것을 감안 하면 비교적 높은 수치의 연신율인 것이다.As can be seen in Table 1, the plate treated for 2 minutes at 200 ℃ yield strength: 200 ~ 280MPa, tensile strength 280 ~ 310MPa of high strength, the maximum elongation is 20%. The maximum elongation is a relatively high value of elongation, considering that the strength of the magnesium material without special processing is lower than this and the general elongation is about 10%.

어닐링 처리를 보다 많이 실시한 30분 처리재의 경우에는 강도는 상기 2분 처리재에 비하여 어느 정도 감소하나 최대연신율이 40%에 달하는 것으로서 매우 우수한 연성을 가지고 있다는 것을 확인할 수 있었다.In the case of the 30-minute treated material subjected to more annealing treatment, the strength was somewhat reduced compared to the two-minute treated material, but the maximum elongation reached 40%.

또한, 이속압연후 재결정 처리를 통해 등축정의 미세결정립을 얻을 수 있어 상술한 연성의 향상과 함께 빠른 가공속도로 소성가공이 가능한 초소성을 기대할 수 있어서, 보다 복잡한 제품 디자인에 대응할 수 있으며, 성형온도를 통상온도보다 낮추거나, 성형속도를 통상 성형속도보다 높일 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.In addition, the recrystallization treatment after the double-speed rolling can obtain fine grains of equiaxed crystals, and the above-mentioned ductility can be improved and superplasticity capable of plastic processing at a high processing speed can be expected. It was confirmed that the lower than the normal temperature, or the molding speed can be higher than the normal molding speed.

또한, 상기 표에서 나타내지는 않았으나 어닐링 시간이 과다할 경우에는 연신율이 오히려 감소하고, 강도도 역시 감소하는 경향을 나타내었는데, 이는 결정립과다성장에 의해 미세결정립 구조가 소실되기 때문인 것으로 판단되었다.In addition, although not shown in the above table, when the annealing time is excessive, the elongation was rather decreased, and the strength was also decreased, which was determined to be due to the loss of the microcrystalline structure due to the grain growth.

이상에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 의할 경우에는 재료를 전혀 가열하지 않거나, 100℃ 이하의 낮은 온도로 가열하면서 이속압연을 실시할 수 있어 마그네슘 판재를 경제적으로 제조할 수 있으며, 또한 상기 방법으로 제조된 마그네슘 합금은 강도와 연성, 초소성이 우수하여 복잡한 형상의 물품으로 가공하기에 유리하다.As can be seen from the above, according to the present invention, the material can be subjected to double-speed rolling without heating the material at all, or heating to a low temperature of 100 ° C. or lower, so that magnesium plate can be economically produced. The prepared magnesium alloy is excellent in strength, ductility and superplasticity, which is advantageous for processing into a complicated shaped article.

Claims (6)

상온 또는 100℃ 이하의 온도로 예열된 마그네슘 판재를 준비하는 단계; Preparing a magnesium plate preheated to room temperature or below 100 ° C .; 상기 마그네슘 판재에 대하여 이속압연을 실시하는 단계; 및Performing a continuous rolling on the magnesium sheet; And 상기 이속압연된 마그네슘 판재를 어닐링 처리하는 단계;Annealing the accelerated rolled magnesium sheet; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도·고연성 마그네슘 판재의 제조방법.Method for producing a high strength, high ductility magnesium sheet, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 이속압연시 마주하는 두 압연롤의 회전속도 비율은 1.1 : 1 내지 10 : 1 사이인 것을 특징으로 하는 고강도·고연성 마그네슘 판재의 제조방법.The method of claim 1, wherein the rotational speed ratio of the two rolling rolls facing each other during the continuous rolling is between 1.1: 1 and 10: 1. 제 1 항에 있어서, 상기 이속압연시 패스당 압하율은 5 ~ 30% 인 것을 특징으로 하는 고강도·고연성 마그네슘 판재의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the rolling reduction rate per pass during the continuous rolling is 5 to 30%. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네슘 판재의 예열온도가 60~100℃일 경우 이속압연시 패스당 압하율은 50%이하인 것을 특징으로 하는 고강도·고연성 마그네슘 판재의 제조방법.The method according to claim 1, wherein when the preheating temperature of the magnesium sheet is 60 to 100 ° C, the reduction rate per pass during the continuous rolling is 50% or less. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어닐링 처리하는 단계의 온도는 100~450℃인 것을 특징으로 하는 고강도·고연성 마그네슘 판재의 제조방법.The method for producing a high strength, high ductility magnesium sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature of the annealing treatment is 100 to 450 ° C. 제 5 항에 있어서, 상기 어닐링 처리하는 단계의 처리시간은 2분 ~ 4시간인 것을 특징으로 하는 고강도·고연성 마그네슘 판재의 제조방법.The method of claim 5, wherein the processing time of the annealing treatment is 2 minutes to 4 hours.
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